DD155195A1 - GUIDE TO INTRODUCING DRIVING TO FANS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Leitapparat zur Erzeugung und Regulierung des Eintrittsdralles an Ventilatoren. Der Leitapparat soll im Regelbereich gute Wirkungsgrade erzielen, den Volumenstrom auf nahezu Null regeln und einen einfachen Verstellmechanismus aufweisen. Erfindungsgemaess besitzt der unmittelbar vor oder hinter der Eintrittsoeffnung des Ansaugkastens angeordnete Leitapparat parallele und gleichsinnig verstellbare Leitschaufeln.Die Verbindungsgeraden der Drehachsen, Vorderkanten und Hinterkanten der Leitschaufeln besitzen einen gemeinsamen Schnittpunkt, der ausserhalb des Ansaugkastens liegt. Die Neigung der Verbindungsgeraden der Drehachsen bildet zur Senkrechten der Zustroemung einen Winkel theta zwischen -15 Grad und +30 Grad. Der Winkel theta zwischen der Verbindungsgeraden der Schaufelvorderkanten und der Verbindungsgeraden der Schaufelhinterkanten liegt im Bereich 12 Grad bis 30 Grad, wobei sich der Winkel zwischen der Verbindungsgeraden der Schaufelvorderkanten und der Verbindungsgeraden der Drehachsen zu dem Winkel zwischen der Verbindungsgeraden der Drehachsen und der Verbindungsgeraden der Schaufelhinterkanten wie 1 : 2 verhaelt.The invention relates to a diffuser for generating and regulating the entrance swirl to fans. The diffuser should achieve good efficiencies in the control range, regulate the flow rate to almost zero and have a simple adjustment mechanism. According to the invention, the nozzle arranged directly in front of or behind the inlet opening of the suction box has parallel guide vanes which can be adjusted in the same direction. The connecting lines of the axes of rotation, leading edges and trailing edges of the guide vanes have a common point of intersection which lies outside the suction box. The inclination of the connecting line of the rotary axes forms an angle theta to the vertical of the Zustroemung between -15 degrees and +30 degrees. The angle theta between the connecting straight line of the blade leading edges and the connecting straight line of the blade trailing edges is in the range of 12 degrees to 30 degrees with the angle between the connecting straight line of the blade leading edges and the connecting straight lines of the rotational axes to the angle between the connecting straight line of the rotational axes and the connecting straight line of the blade trailing edges 1: 2 holds.
Description
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Leitapparat zur Eintrittsdrallregelung an VentilatorenDiaphragm for inlet spin control on fans
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft einen Leitapparat zur Erzeugung und Regulierung des Eintrittsdralles an Ventilatoren, der unmittelbar vor oder hinter der Eintrittsoeffnung eines Ansaugkastens angeordnet ist.The invention relates to a diffuser for generating and regulating the entrance swirl to fans, which is arranged immediately in front of or behind the inlet opening of a suction box.
Charakteristik der bekannten technischen LoesungenCharacteristic of the known technical solutions
Es sind Leitapparate mit zur Ventilatoraehse senkrecht angeordneten Drehachsen der Leitschaufeln bekannt, welche unmittelbar vor dem Laufrad angeordnet sind. Sie realisieren eine geordnete Drallverteilung zürn Laufradeintritt und hohe Wirkungsgrade im Regelbereich. Sie haben jedoch den Nachteil, dass ein komplizierter Verst elline chani smus erforderlich ist. Ausserdern bedingt ihre Anwendung bei doppelflutigen Ventilatoren eine erhebliche Wellenverlaengerung.There are known nozzles with the fan axis perpendicularly arranged axes of rotation of the vanes, which are arranged immediately in front of the impeller. They realize an orderly swirl distribution for impeller entry and high efficiencies in the control range. However, they have the disadvantage that a complicated aberration chani smus is required. In addition, their use in double-flow fans requires a considerable wave extension.
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Es sind deshalb Leitapparate bekannt geworden, "bei denen die Drehachsen der Leitschaufeln parallel zur Ventilatorachse angeordnet wurden und die in Verbindung mit einem Ansaugkasten Anwendung finden. Durch diese Anordnung wird bei gleichsinniger Verstellung der Leitschaufeln der Verstellmechanismus wesentlich vereinfacht. Diese Loesung hat jedoch den Nachteil, dass eine Absenkung der Wirkungsgrade im Regelbereich eintritt.There are therefore known nozzles "in which the axes of rotation of the vanes were arranged parallel to the fan axis and which are used in conjunction with a suction box.This arrangement considerably simplifies the adjustment mechanism of the guide vanes of the adjusting mechanism. that a reduction in the efficiencies in the control range occurs.
Es wurde deshalb bekannt, die Leitschaufeln mit unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit zueinander zu verstellen. Dabei-wurde vorgeschlagen, dass die Sehnen der Leitschaufein in jeder Stellung in ihrer Verlaengerung auf einen gemeinsamen Schnittpunkt v/eisen. Dieser liegt auf der den Leitschaufeln gegenueberliegenden Seite der Ventilatorachse.It has therefore become known to adjust the vanes with different angular velocity to each other. It has been proposed that the chords of the guide blade in each position in their extension to a common point of intersection. This lies on the side opposite the vanes side of the fan axis.
Diese Loesung hat den Nachteil, dass sie wieder einen komplizierten Verstellmechanismus erfordert und nur eine geringfuegige Verbesserung der Wirkungsgrade im Regelbereich erzielt wird. Weiterhin ist nachteilig, dass eine Volumenstromreduzierung auf Null nicht realisierbar ist, obwohl sie fuer den Anlassvorgang von Ventilatoren von Bedeutung ist.This solution has the disadvantage that it again requires a complicated adjustment mechanism and only a slight improvement in the efficiencies in the control range is achieved. Another disadvantage is that a volume flow reduction to zero is not feasible, although it is important for the starting process of fans.
Es ist bekannt, zwei Leitschaufeln unterschiedlicher Laenge ueber ein Hebelsystem zu verstellen. Hier ist es moeglich, ein vollstaendiges Schliessen zu erreichen. Von Nachteil ist die Notwendigkeit eines, komplizierten Verstellmechanismus bei nur geringer Verbesserung der Zustroemung.It is known to adjust two guide vanes of different length via a lever system. Here it is possible to achieve a complete closure. A disadvantage is the need for a complicated adjustment mechanism with little improvement of the Zustroemung.
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Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, einen Leitapparat vorzuschlagen, der im Regelbereich gute Wirkungsgrade erzielt, eine Regelung des Volumenstromes auf nahezu Null gewährleistet und einen einfachen Verstellmechanismus aufweist.The aim of the invention is to propose a distributor, which achieves good efficiencies in the control range, ensures regulation of the volume flow to almost zero and has a simple adjustment mechanism.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leitschaufeln so anzuordnen, dass der Strömung der erforderliche Drall verlustarm erteilt wird.The invention has for its object to arrange the vanes so that the flow of the required twist is granted loss.
Erfindungsgemaess v/ird das dadurch erreicht, dass die Leitschaufeln so angeordnet werden, dass die Verbindungsgerade der Drehachsen der Leit schaufeln mit den Verbindungsgeraden der Leitschaufelvorderkanten und der Verbindungsgeraden der LeitSchaufelhinterkanten einen gemeinsamen Schnittpunkt bildet-. Dieser liegt ausserhalb des Ansaugkastens und auf der Seite, wohin die Stromlinien bei der Erzeugung von Mitdrall abgelenkt werden. Die Leitschaufeln sind parallel zueinander angeordnet und werden gleichsinnig verstellt. Dadurch v/ird ein einfacher Verstellmechanismus realisiert. Die Neigung ^ der Verbindungsgeraden der Drehachsen der Leitschaufeln zur Senkrechten der Zustroemung betraegt von - 15 grd bis + 3o grd. Dies richtet sich nach der Entfernung des Leitapparates vom Ventilatoreintritt.According to the invention, this is achieved by arranging the guide vanes so that the connecting straight line of the axes of rotation of the guide vanes forms a common point of intersection with the connecting straight lines of the guide vanes leading edges and the connecting straight lines of the guide vaned trailing edges. This is outside the induction box and on the side where the streamlines are deflected in the generation of Mitdrall. The vanes are arranged parallel to each other and are adjusted in the same direction. As a result, a simple adjusting mechanism is realized. The inclination of the connecting straight line of the axes of rotation of the guide vanes to the vertical of the feed is from -15 to + 3o grd. This depends on the distance of the diffuser from the fan inlet.
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Der Winkel fi zwischen der Verbindungsgeraden der Leitschaufelvorderkanten und der Verbindungsgeraden der Leitschaufelhinterkanten liegt im Bereich von 12 grd bis 3o grd, wobei sich der Winkel /31 zwischen der Verbindungsgerade der Leitschaufelvorderkanten und der Verbindungsgeraden der Drehachsen zu dem Winkel /^ 2 zwischen der Verbindungsgeraden der Drehachsen und der Verbindungsgeraden der Leitschaufelhinterkanten wie 1 : 2 verhaelt.The angle fi between the connecting straight line of the leading blade leading edges and the connecting straight line of the leading blade trailing edge is in the range of 12 grd to 3o grd, with the angle / 31 between the connecting straight line of the leading blade leading edges and the connecting straight lines of the rotation axes being at the angle ^ 2 between the connecting straight lines of the rotary axes and the connecting straight line of the vane trailing edges is 1: 2.
Vorteilhaft ist es, die Leitschaufel, die dem Schnittpunkt der Verbindungsgeraden am weitesten entfernt angeordnet ist,It is advantageous to have the guide vane, which is located farthest from the intersection of the connecting straight line,
nur in einer Laenge von der Drehachse bis zur Hinterkante auszufuehren und den Drehpunkt unmittelbar an der Wand des Leitapparates anzuordnen. Dadurch wird eine verlustarme Umlenkung der Randstroemung erzielt. Die Anzahl der Leitschaufeln sollte gleich oder groesser als drei sein.run only in a length from the axis of rotation to the trailing edge and to arrange the pivot point directly on the wall of the diffuser. As a result, a low-loss deflection of the Randstroemung is achieved. The number of vanes should be equal to or greater than three.
AusfuehrungsbeispielAusfuehrungsbeispiel
Die Erfindung soll an einem Ausfuehrungsbeispiel naeher erlaeutert werden. In der Zeichnung bedeuten:The invention will be explained in more detail on a Ausfuehrungsbeispiel. In the drawing mean:
Fig. 1 den Schnitt durch einen Ansaugkasten mit erfindungsgernaessem Leitapparat, v/obei die Verbindungsgerade der Schaufeldrehachsen um + *&> zur Senkrechten der Zustroemung geneigt ist und die 4 Leitschaufeln in drallfreier und angedeuteter Stellung zur Mitdrallerzeugung dargestellt sind.Fig. 1 shows the section through an intake manifold with erfindungsgernaessem nozzle, v / obei the connecting line of the blade rotation axes to + * &> inclined to the vertical of the Zustroemung and the 4 vanes are shown in twist-free and indicated position Mitdrallerzeugung.
Pig. 2 eine Schnittdarstellung wie in Fig. 1 mit einer Neigung der Verbindungsgeraden der Drehachsen um -<& zur Senkrechten der Zustroemung und 5 Leitschauf ein, die auf Mitdrallerzeugung eingestellt sind.Pig. FIG. 2 is a sectional view as in FIG. 1 with an inclination of the connecting straight lines of the rotational axes about - <& to the vertical of the feed and 5 guide vane, which are set to co-spin generation.
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Pig. 3 eine Schnittdarstellung wie in Fig. 1 mitPig. 3 is a sectional view as in Fig. 1 with
λ£ =0 und drei Leitschaufeln in drallfreier Stellung und angedeuteter geschlossener Stellung.λ £ = 0 and three vanes in twist-free position and indicated closed position.
Fig. 4 eine Ausfuehrung wie Fig. 2, wobei ^=O und der Leitapparat vor der Eintrittsoeffnung des Ansaugkastens angebracht ist. .Fig. 4 is an embodiment as in Fig. 2, wherein ^ = O and the nozzle is mounted in front of the inlet opening of the suction box. ,
Unmittelbar vor oder hinter der Eintrittsoeffnung 1 des Ansaugkastens 2 ist 'der Leitapparat 3 angeordnet. Dieser besteht aus den Leitschaufeln 4» deren Drehachsen 5 parallel zur Ventilatorachse 11 gerichtet sind. Sie werden gleichsinnig verstellt. Dabei besitzen die Verbindungsgeraden 5; 6; 7 der Drehachsen 5, der Leitschaufelvorderkanten 6 und der Leitschaufelhinterkanten 7 einen gemeinsamen Schnittpunkt 8. Dieser befindet sich ausserhalb des Ansaugkastens 2, auf der Seite zu der die Stromlinien 9 bei der Erzeugung von Mitdrall, dargestellt als Stromlinie 9j hin abgelenkt werden. Dabei bilden die Verbindungsgeraden 6 und 7 den Winkel /& , der zwischen 12 grd und 3o grd liegt. Die Leitschaufeln 4 werden so ausgebildet, dass der von den Verbindungsgeraden 5 ; 6 gebildete Winkel /& 1 kleiner als der von den Verbindungsgeraden 5 ; gebildete Winkel /I 2 ist. Es verhalten sich dabei A 1 : A 2 wie 1:2.Immediately before or behind the entrance opening 1 of the suction box 2 'the diffuser 3 is arranged. This consists of the guide vanes 4 »whose axes of rotation 5 are directed parallel to the fan axis 11. They are adjusted in the same direction. In this case, the connecting lines 5; 6; 7 of the axes of rotation 5, the Leitschaufelvorderkanten 6 and the Leitschaufelhereinkanten 7 a common point of intersection 8. This is outside of the suction box 2, on the side to the streamlines 9 in the generation of Mitdrall, shown as stream line 9j are deflected out. The connecting straight lines 6 and 7 form the angle & , which is between 12 and 3 degrees. The guide vanes 4 are formed so that the of the connecting line 5; 6 formed angles / 1 smaller than that of the connecting line 5; formed angle / I 2 is. It behave A 1: A 2 as 1: 2.
Die Verbindungsgerade 5 der Drehachsen 5 bildet mit der Senkrechten der Stromlinien 9 den Winkel i# . Dieser betraegt, je nach Entfernung des Leitapparates 3 vom Ventilatoreneintritt von -15 grd bis +3o grd. In Fig. 1 ist der Leitapparat 3 unmittelbar hinter der Eintrittsoeffnung 1 des Ansaugkastens 2 angeordnet.The connecting line 5 of the rotary axes 5 forms the angle i # with the vertical of the stream lines 9. This is, depending on the distance of the diffuser 3 from the fan inlet of -15 grd to + 3o grd. In Fig. 1, the nozzle 3 is disposed immediately behind the entrance opening 1 of the suction box 2.
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Der Leitapparat 3 besteht aus 4 Leitschaufeln 4. Die Verbindungsgerade 5 der Drehachsen 5 ist um den Winkel + 4^ in Bezug auf die Senkrechte der Stromlinien 9 geneigt. Die Leitschaufeln 4 und die Stromlinien 9 verlaufen parallel zur Wand 1o. Damit ist der drallfreie Zustand dargestellt. Ueber einen nicht dargestellten Verstellmechanismus koennen die Leitschaufeln 4 in Richtung des Winkels verstellt werden. Eine moegliche Stellung der Leitschaufeln 4 und der dazugehoerige Verlauf der Stromlinien 9 ist gestrichelt dargestellt. In dieser Stellung der Leitschaufeln wird Mitdrall bezogen auf die eingezeichnete Ventilatordrehrichtung erzeugt Zum vollstaendigen Verschliessen werden die Leitschaufeln weiter in Richtung des Winkels tC gedreht, bis sich ihr Verlauf mit der Verbindungsgeraden 5 nahezu deckt.The nozzle 3 consists of 4 vanes 4. The connecting line 5 of the axes of rotation 5 is inclined by the angle + 4 ^ with respect to the vertical lines of the stream 9. The vanes 4 and the streamlines 9 are parallel to the wall 1o. Thus, the twist-free state is shown. About an adjusting mechanism, not shown, the guide vanes 4 can be adjusted in the direction of the angle. A possible position of the guide vanes 4 and the associated course of the flow lines 9 is shown in dashed lines. In this position of the guide vanes Mitdrall is generated based on the drawn fan rotation direction For complete closure, the guide vanes are further rotated in the direction of the angle tC until their course with the connecting line 5 almost covers.
In Pig. 2 ist der Leitapparat 3 .ebenfalls hinter der Eintrittsoeffnung 1 angeordnet. Er besteht aus 5 Leitschaufeln 4j wobei die am weitesten vom Schnittpunkt S entfernte Leitschaufeln 4 nur von der Drehachse 5 bis zur Hinterkante 7 reicht. Die Drehachse 5 dieser Leitschaufel:^ liegt unmittelbar an der Wand 1o. Die Verbindungsgerade 5 ist um den Winkel-'** zur Senkrechten der Zustroernung geneigt und die Leitschaufeln 4 und 4 sind um den Winkel angestellt. Die Ablenkung der Stromlinien erfolgt nach der Darstellung.In Pig. 2, the nozzle 3 is also arranged behind the inlet opening 1. It consists of 5 vanes 4j wherein the farthest from the intersection S vanes 4 extends only from the axis of rotation 5 to the trailing edge 7. The axis of rotation 5 of this vane: ^ is located directly on the wall 1o. The connecting line 5 is inclined by the angle - '** to the vertical of the Zustroernung and the guide vanes 4 and 4 are made by the angle. The deflection of the streamlines takes place as shown.
In Fig. 3 ist der Leitapparat 3 vor der Eintrittsoeffnung 1 des Ansaugkastens angeordnet. Er besteht aus 3 Leitschaufeln 4· Die Verbindungsgerade 5 der Drehachsen 5 steht senkrecht zur Zustroemung. Die geschlossene Stellung der: Leitschaufeln ist gestrichelt dargestellt.In Fig. 3, the nozzle 3 is arranged in front of the inlet opening 1 of the suction box. It consists of 3 vanes 4 · The connecting line 5 of the rotary axes 5 is perpendicular to the Zustroemung. The closed position of the guide vanes is shown in dashed lines.
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In Fig. 4 ist der Leitapparat analog Fig. 3 angeordnet. Die Leitschaufelanzahl und deren Ausfuehrung entspricht der Fig. 2, wobei λ^> = 0 ist.In Fig. 4, the nozzle is arranged analogously to FIG. The number of vanes and their execution corresponds to Fig. 2, wherein λ ^> = 0.
Der Vorteil der erfindungsgemaessen Ausfuehrung des Leitapparates besteht im Erreichen hoher Wirkungsgrade im Regelbereich bei Verwendung konstruktiv einfacher Verstellmechanismen. Durch diese guten Regeleigenschaften stellt er eine Alternative zum Leitapparat mit zur Ventilatorachse senkrechten Leitschaufelachsen dar, wobei seine Anwendung bei doppelflutigen Ventilatoren eine wesentliche Wellenverkuerzung erlaubt.The advantage of the invention execution of the diffuser is to achieve high efficiencies in the control range when using simple design adjustment mechanisms. With these good control characteristics, it provides an alternative to the nozzle with fan blade axes perpendicular to the fan axis, and its use in double-flow fans allows substantial shaft shortening.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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